Sebuah tinjauan literatur yang diterbitkan di jurnal Materials pada Juli 2022 mengungkap temuan yang seharusnya mengubah cara kita merancang implan gigi: tekstur permukaan implan, sekecil apa pun perbedaannya, ternyata menentukan apakah bakteri berbahaya akan betah tinggal di sana atau tidak. Penelitian yang dipimpin oleh Dr. drg. Retno Ardhani, M.Sc. dari Departemen Biomedika Kedokteran Gigi Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Gadjah Mada ini menelaah 26 publikasi ilmiah dari tahun 2000 hingga 2021, semuanya berfokus pada satu pertanyaan: bagaimana Porphyromonas gingivalis, bakteri anaerob yang kerap ditemukan di situs peri-implantitis, merespons berbagai topografi permukaan biomaterial implan subperiosteal?
Bakteri yang Lebih Cerdas dari yang Kita Bayangkan
Porphyromonas gingivalis bukan sekadar bakteri biasa. Organisme Gram-negatif berukuran sekitar 1,51 mikrometer ini memiliki sejumlah senjata biologis: fimbriae (semacam rambut halus yang berfungsi sebagai “kait” untuk menempel), kapsul pelindung yang mampu mengelabui sistem imun tubuh, serta enzim-enzim agresif seperti kolagenase dan hialuronidase yang merusak jaringan periodontal di sekitar implan.
Yang lebih mengkhawatirkan, bakteri ini tidak hanya menyebabkan masalah lokal di sekitar implan. Penelitian menunjukkan bahwa P. gingivalis dapat memicu penyakit sistemik melalui empat jalur: bakteremia (masuknya bakteri ke aliran darah), aktivasi kaskade inflamasi berkepanjangan, penyebaran toksin, hingga perjalanan langsung ke sel-sel imun di seluruh tubuh.
Proses penempelan bakteri ke permukaan implan tidak terjadi seketika. Biofilm, lapisan komunitas bakteri yang terlindungi oleh matriks polimer ekstraseluler, terbentuk melalui lima tahap dalam rentang satu hingga dua minggu, dan mencapai kestabilan setelah tiga bulan. Begitu biofilm matang, membunuh bakteri di dalamnya menjadi jauh lebih sulit karena mereka terlindungi dari antibiotik sekalipun.
Angka Kecil dengan Konsekuensi Besar
Dari 26 studi yang dianalisis, satu pola muncul secara konsisten: semakin kasar permukaan implan, semakin banyak P. gingivalis yang menempel. Parameter yang digunakan untuk mengukur kekasaran permukaan ini adalah nilai Ra (rata-rata kekasaran permukaan), dinyatakan dalam satuan mikrometer.
Pada permukaan titanium, studi menunjukkan bahwa kekasaran Ra di atas 0,2 mikrometer sudah cukup untuk meningkatkan risiko pembentukan biofilm secara bermakna. Permukaan yang lebih kasar menyediakan lebih banyak tempat perlindungan bagi bakteri dari gaya gesek cairan mulut, sekaligus memperluas area kontak antara bakteri dan implan.
Sebaliknya, ada batas bawah yang menarik: permukaan titanium dengan Ra di bawah 0,03 mikrometer tidak lagi menunjukkan penurunan penempelan P. gingivalis yang signifikan. Artinya, menghaluskan permukaan implan secara berlebihan pun tidak selalu memberikan manfaat tambahan. Untuk titanium, angka ambang batas yang optimal berada di kisaran 0,3 mikrometer.
“Konfigurasi dan ukuran topografi permukaan memengaruhi penempelan P. gingivalis pada material implan subperiosteal, terlepas dari jenis materialnya.” — Dr. drg. Retno Ardhani, M.Sc., beserta tim peneliti
Temuan lain yang tak kalah menarik datang dari studi tentang nanotopografi. Permukaan titanium dengan nanospike setinggi 0,5 mikrometer yang dibuat menggunakan penembakan ion helium terbukti menyebabkan deformasi fisik pada P. gingivalis: bakteri tampak “meregang” atau “kempes” saat menempel, mirip seperti duduk di atas hamparan paku kecil. Efek bakterisidal semacam ini membuka peluang baru dalam desain permukaan implan yang secara aktif merusak bakteri, bukan sekadar mengurangi tempat menempelnya.
Bukan Hanya Soal Kekasaran
Meski kekasaran permukaan adalah faktor dominan, penelitian ini menegaskan bahwa gambaran tidak sesederhana itu. Dua permukaan dengan nilai Ra yang hampir identik bisa menunjukkan perilaku bakteri yang berbeda, tergantung pada kimia permukaan, energi permukaan, dan hidrofobisitas material.
Sebuah studi yang membandingkan titanium dan zirkonia dengan Ra serupa (sekitar 0,21 mikrometer) menemukan bahwa email gigi sapi yang justru lebih halus malah menarik lebih banyak P. gingivalis, lantaran muatan elektrostatik pada permukaannya memperkuat interaksi dengan sel bakteri. Ini menunjukkan bahwa kekasaran dan kimia permukaan bekerja secara bersama-sama, bukan sendiri-sendiri.
Fenomena lain ditemukan pada biofilm yang sudah matang. Setelah biofilm berkembang penuh, pengaruh kekasaran permukaan menurun, dan energi permukaan menjadi faktor yang lebih menentukan kelangsungan hidup koloni bakteri. Implikasinya: strategi pencegahan biofilm harus mempertimbangkan fase pembentukan, bukan hanya kondisi permukaan awal.
Zirkonia, material yang semakin populer sebagai alternatif titanium, juga menunjukkan perilaku serupa. Zirkonia toughened alumina dengan Ra 0,031 mikrometer memiliki jumlah P. gingivalis yang jauh lebih sedikit dibanding setelah disandblasting dengan Ra 0,465 mikrometer. Perlakuan permukaan seperti sandblasting, acid etching, dan laser treatment, yang selama ini banyak digunakan untuk meningkatkan oseointegasi (penyatuan implan dengan tulang), ternyata juga berdampak langsung pada risiko infeksi bakteri.
Merancang Implan yang Lebih Bijak
Penelitian ini membawa pesan yang relevan bagi praktisi, peneliti, dan produsen implan gigi: desain permukaan implan tidak bisa hanya dioptimalkan untuk oseointegasi semata. Setiap modifikasi permukaan yang dilakukan untuk meningkatkan perlekatan sel-sel tulang dan jaringan lunak perlu dievaluasi pula dampaknya terhadap penempelan bakteri.
Dr. drg. Retno Ardhani, M.Sc. dan tim merekomendasikan agar penelitian ke depan memasukkan parameter topografi yang lebih komprehensif, seperti summit density (Sds) dan developed area ratio (Sdr), yang mampu menggambarkan bentuk dan distribusi spasial fitur permukaan secara lebih lengkap. Parameter-parameter ini bisa jadi kunci untuk memahami mengapa dua permukaan dengan Ra yang sama bisa berperilaku berbeda terhadap bakteri.
Implan gigi yang gagal bukan hanya soal kerugian finansial bagi pasien. Di balik setiap kasus peri-implantitis yang parah, ada risiko kehilangan tulang yang progresif, prosedur bedah ulang yang menyakitkan, bahkan potensi dampak sistemik yang menjangkau jauh melampaui rongga mulut. Maka, pertanyaan tentang seberapa halus atau kasar permukaan sebuah sekrup titanium berukuran beberapa sentimeter itu ternyata bukan pertanyaan kecil sama sekali.
Penulis: drg. Achmad Zam Zam Aghasy, M.Kes, Hazra Alifia Muharam
Foto: Freepik
Sumber DOI: https://doi.org/10.3390/ ma15144988
